• 磁悬浮式冷水机组在集成冷热源系统中的应用

• 来源：暖通空调　　2015-11-09

磁悬浮技术起源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼?肯佩尔就提出了电磁悬浮原理。国内外研 究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车，而应用最广泛的是磁悬浮轴承。将磁悬浮轴承应用到冷水机组上，就形成了磁悬浮式冷水机组。所谓磁悬浮式冷水机组，主要 是指压缩机采用磁悬浮技术和无级变速技术。磁悬浮冷水机组一般具有以下特点：

1）磁悬浮冷水机组采用领先的磁悬浮和无级变速技术，无油润滑，超低振动，可延长压缩机的使用寿命。

2）磁悬浮离心压缩机具有磁性轴承，轴与轴承无接触转动，减小了由于齿轮传动产生的能量损耗，压缩机配备永久磁性同步电机，可实现变速运行，压缩机可在接近零负荷的工况下稳定运行。

3）机组使用的是对臭氧层无潜在破坏的R134a环保制冷剂。

4）磁悬浮冷水机组压缩机一般采用变速运行，通过在部分负荷下的变速运行来调节机组的输出冷量，其部分负荷效率（IPLV）指标可达到10.0。

集成冷热源系统简介

集成冷热源系统

集成冷热源系统是在传统冷热源系统技术和工程建设的基础上对核心技术和商务运作模式不断创新和应用而形成的机电一体化系统级产品。

集 成冷热源系统是根据设计单位的技术要求和相关的设计规范，在设计院设计图纸的基础上对冷热源系统进行二次优化设计和三维仿真设计，以高效节能控制系统为核 心，对系统中所有设备进行最优的选型匹配，通过工厂整体预制和调试来提供最佳整体性能和质量，形成在工厂预制、模块运输、现场拼装的系统级产品。

全变频集成冷热源系统具有以下特点：

1）高效节能：通过关联控制，实现主要耗电设备协同关联高效运行，综合节能率达到20%～50%；

2）节省空间：通过系统集成，节省1/3以上占地面积和10%以上材料耗费，并能适应特定的安装空间要求；

3）缩短周期：通过工厂预制，避免工程现场的交叉施工，降低业主的管理难度，缩短现场建设周期；

4）智能控制：通过智能化控制，实现无人值守、自动运行，且操控简单，可大幅降低系统运行费用和维护难度。

集成式控制系统

与传统冷源控制系统相比，该项目冷热源系统所设控制系统有如下特点：

1）除了能实现传统冷源控制系统的群控与启停功能外，该项目控制系统还可以控制冷水机组实际输出制冷量的大小，并能设定冷水机组内部的部分参数（要求冷水机组供应商公开其代码接口）。

2）传统冷源控制系统是被动式后馈类控制系统，其信号不断反馈、滞后会出现振荡，该项目冷源的控制系统采用“前馈”模式，能智能、主动地按需给建筑物供冷。

3）传统冷源控制系统对各子设备的控制是一种简单的叠加关系，而该项目冷源的控制系统是集成式的，系统内所有设备均处于“统一指挥”之下，其控制逻辑的核心是在满足系统供冷的前提下，系统的总电力消耗量最少。

磁悬浮冷水机组的实际应用

项目简介

辛亥革命博物馆（新馆）（见图1）位于武汉市武昌区，北临彭刘杨路，东临楚善街，位于首义文化广场的中心位置，是一个历史主题鲜明、反映辛亥革命全过程的历史纪念馆。

新馆总建筑面积22142m2，地下1层、地上3层，建筑总高度22.5m；地下1层设序厅、车库、设备用房、藏品库房及馆方办公用房，地上每层设2个展厅，共6个，其中多功能展厅设在1层，1层还设有1座200人的学术报告厅；地上各层的核心区域为休息与交通空间。

图1辛亥革命博物馆（新馆）

辛 亥革命博物馆通风空调系统冷源部分采用全变频磁悬浮预制式集成冷热源系统产品，该产品以高效节能控制系统为核心，主要设备有：2台磁悬浮冷水机组（单台制 冷量900kW）、3台冷却水泵（单台容量30kW）、3台冷水泵（单台容量30kW）、2台冷却塔（单台容量5.5kW×3）。冷水泵与冷却水泵为立式 直接耦合型，按两用一备的模式配置，冷却塔采用闭式横流塔；制冷系统所有设备的电动机均按变频设计。采用集成冷热源系统方式建设，分5个模块在工厂预制， 并调试完成后在现场组装，形成了国内首创的集成冷热源系统。冷水供回水温度设计为7℃/12℃，冷却水供回水温度设计为32℃/37℃。

此系统充分结合了磁悬浮冷水机组和集成冷热源系统产品的高效性能特点，实现了中央空调冷源系统的高效节能、全自动运行模式。

图2集成冷热源系统三维仿真图

该 项目全变频自控系统运用智能的数学模型和算法，实时协调系统内各子设备的运行模式，调整其运行频率，实现全自动化操作。控制系统的电脑芯片中保存了冷水机 组、水泵和冷却塔风机的最高效率运行曲线，随着系统负荷的变化，主动调整系统的供冷量，并实时比较系统的总综合效率线是否接近最高效率运行曲线，向冷水机 组、水泵和冷却塔风机发出控制指令，使得整个系统的部分负荷性能系数可以达到9.0以上。

设计图纸

1）集成冷热源系统三维模型及平剖面图（见图3）

图3集成冷热源系统三维模型及平剖面图

2）冷热源机房设备布置图（见图4）

图4集成冷热源系统机房设备布置图

3）冷热源系统及控制原理图（见图5）

图5冷热源系统及控制原理图

系统节能运行情况

辛亥革命博物馆集成冷热源系统采用磁悬浮式冷水机组，结合高效节能控制系统，整体系统运行稳定，且年均运行能效很高。磁悬浮式冷水机组的部分负荷参数见表1。

表1磁悬浮冷水机组部分负荷选型表

2012 年9月，武汉市节能监察中心对该冷热源系统运行参数进行了检测，出具了《武汉辛亥革命博物馆集成式冷冻站能效测试》报告，文件表明集成式全变频冷热源系统 能效系数为5.14；JGJ/T177—2009《公共建筑节能检测标准》中的表8.6.3对配置额定制冷量为528～1163kW冷水机组的冷源系统能 效系数的限值为2.6，与此相比较，该集成冷热源系统节能率高达49.4%，这表明在部分负荷下，变频磁悬浮离心式冷水机组的效率相当高。

表2集成冷热源系统检测结果测算表

据统计可知：全年运行时间从5月1日开始，至10月20日结束，共计172d，每天中央空调系统开机时间为10h，故系统年运行时间为1720h，且大部分时间冷水机组是在部分负荷工况下运行。

磁悬浮集成冷热源系统年均能效系数COP，经检测为5.14；传统冷源系统运行年均能效系数按《公共建筑节能检测标准》中的2.6来计算。

辛亥革命博物馆采用磁悬浮集成冷热源系统的建造方式，并采用了全变频高效节能控制系统，年均耗电量21.7万kW?h，经计算，传统冷热源系统的年均运行耗电量为42.2万kW?h。年均节省标准煤约167.4t，减少CO2排放量413.4t，具有很好的经济效益。

结语

磁悬浮冷水机组具有高效运行等特点，集成冷热源系统具有占地面积小、系统整体运行效率高等特点，因此，将磁悬浮式冷水机组和集成冷热源系统产品相结合，能够充分发挥两者的节能优势，达到很好的节能效果。